- 机械能守恒定律
- 共29368题
用水平力F拉放在光滑水平面上的物体,由静止开始,作用一段时间t,拉力做功为W,则用水平力2F拉放在光滑水平面上的同一物体,由静止开始,作用一段时间t,拉力做功为______.
正确答案
4W
解析
解:当水平拉力为F时,根据牛顿第二定律得:
,
t时间内的位移,
则W= ①
当水平拉力为F时,根据牛顿第二定律得:
,
t时间内的位移,
则拉力做功为W′=2F•x2=②
由①②解得:W′=4W
故答案为:4W
某运动员臂长l,将质量为m的铅球由静止自肩部推出,铅球出手的速度大小为v,方向与水平方向成30°角,则该运动员对铅球所做的功是( )
正确答案
解析
解:运动员将铅球抛出的过程中,根据动能定理得:W-mglsin30°=
解得:W=
故选:A
(2015秋•双鸭山校级期末)如图甲所示,质量m=2.0kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数μ=0.20.从t=0时刻起,物体受到一个水平力F的作用而开始运动,前8s内F随时间t变化的规律如图乙所示.g取10m/s2. 求:
(l)第6s末物体的速度.
(2)前8s内水平力F所做的功.
正确答案
解:(1)在0-4s内:根据牛顿第二定律得:
F-μmg=ma1
解得:a1=3m/s2
第4s末物体的速度为:v1=at1=12m/s
在4-5s:-(F+μmg)=ma2
解得:a2=-7m/s2
第5s末物体的速度为:v2=v1+a2t2=12-7×1=5(m/s)
F变为零后:-μmg=ma3
解得:a3=-2m/s2
运动时间为:t3==
=2.5s
6s末的速度为:v3=v2+a3t′=5-2×1m/s=3m/s.
(2)由图可得:0-4s内物体的位移:s1=
4-5s内物体的位移为:s2=
拉力做功为:
WF=F1S1-F2S2
解得:
WF=155J
答:(l)第6s末物体的速度3m/s.
(2)前8s内水平力F所做的功为155J
解析
解:(1)在0-4s内:根据牛顿第二定律得:
F-μmg=ma1
解得:a1=3m/s2
第4s末物体的速度为:v1=at1=12m/s
在4-5s:-(F+μmg)=ma2
解得:a2=-7m/s2
第5s末物体的速度为:v2=v1+a2t2=12-7×1=5(m/s)
F变为零后:-μmg=ma3
解得:a3=-2m/s2
运动时间为:t3==
=2.5s
6s末的速度为:v3=v2+a3t′=5-2×1m/s=3m/s.
(2)由图可得:0-4s内物体的位移:s1=
4-5s内物体的位移为:s2=
拉力做功为:
WF=F1S1-F2S2
解得:
WF=155J
答:(l)第6s末物体的速度3m/s.
(2)前8s内水平力F所做的功为155J
用起重机将放在地面的100kg的重物竖直匀加速提起10m,加速度为0.2m/s2,则起重机的钢索对重物做功为______J;上升过程中起重机对重物做功的平均功率为______W.
正确答案
解:根据x=at2
解得:t==10s
根据牛顿第二定律得起重机的钢索对重物得拉力:F=ma+mg=100×(10+0.2)=1020N
根据功的定义式W=Flcosα得起重机的钢索对重物做功为:W=1020×10=10200J
平均功率=
故答案为:10200,1020
解析
解:根据x=at2
解得:t==10s
根据牛顿第二定律得起重机的钢索对重物得拉力:F=ma+mg=100×(10+0.2)=1020N
根据功的定义式W=Flcosα得起重机的钢索对重物做功为:W=1020×10=10200J
平均功率=
故答案为:10200,1020
如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k=16N/m的轻质弹簧相连,A放在水平地面上,B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连,C放在倾角θ=30°的固定光滑斜面上,用手拿住C,使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证ab段的细绳竖直,cd段的细绳与斜面平行.开始时整个系统处于静止状态,释放C后它沿斜面下滑,A刚离开地面时,B获得最大速度.已知A、B的质量均为m=0.2kg,重力加速度取g=10m/s2,细绳与滑轮之间的摩擦不计,求:
(1)物体C的质量;
(2)释放C到A刚离开地面时,在此过程中细绳拉力对C物体做的功.
正确答案
解:物体A刚离开地面时,物体B获得最大速度vm,加速度为0,设C的质量为M,对B有:
T-mg-kxA=0
对C有:Mgsin θ-T=0
对A有:kxA-mg=0
解得:Mgsin θ-2mg=0
解得:M=4m=0.8 kg.
(2)设开始时弹簧压缩的长度为xB得:kxB=mg
设当物体A刚离开地面时,弹簧的伸长量为xA,
得:kxA=mg
当物体A刚离开地面时,物体B上升的距离为h,h=xA+xB
解得h=
由于xA=xB,物体B开始运动到达最大速度的过程中,弹簧弹力做功为零,且BC两物体的速度大小相等,设为v,物体沿斜面下滑的距离s等于物体B上升的高度,有s=h,BC系统的机械能守恒
Mgsinθ-mgh=
代入数据解得vm=1m/s
对C有动能定理可知
Mgsinθ+W1=
代入数据解得W1=-0.6J
答:(1)物体C的质量为0.8kg;
(2)释放C到A刚离开地面时,在此过程中细绳拉力对C物体做的功为-0.6J
解析
解:物体A刚离开地面时,物体B获得最大速度vm,加速度为0,设C的质量为M,对B有:
T-mg-kxA=0
对C有:Mgsin θ-T=0
对A有:kxA-mg=0
解得:Mgsin θ-2mg=0
解得:M=4m=0.8 kg.
(2)设开始时弹簧压缩的长度为xB得:kxB=mg
设当物体A刚离开地面时,弹簧的伸长量为xA,
得:kxA=mg
当物体A刚离开地面时,物体B上升的距离为h,h=xA+xB
解得h=
由于xA=xB,物体B开始运动到达最大速度的过程中,弹簧弹力做功为零,且BC两物体的速度大小相等,设为v,物体沿斜面下滑的距离s等于物体B上升的高度,有s=h,BC系统的机械能守恒
Mgsinθ-mgh=
代入数据解得vm=1m/s
对C有动能定理可知
Mgsinθ+W1=
代入数据解得W1=-0.6J
答:(1)物体C的质量为0.8kg;
(2)释放C到A刚离开地面时,在此过程中细绳拉力对C物体做的功为-0.6J
如图所示,物体在与水平方向成60°角的恒力F作用下沿水平面以速度v匀速运动,在发生了一段位移x的过程中,恒力F对物体做的功和做功的功率分别为( )
正确答案
解析
解:拉力做功为W=Fxcos60°=
所用时间为t=
故平均功率为P=
故选:B
一个人以相同速率从同一高度按不同方向推出铅球,从推出到铅球落地( )
正确答案
解析
解:以不同方式推出铅球,可以假定为平抛、竖直上抛和竖直下抛三种特殊情况;
则有:A.竖直上抛,竖直下抛两个小球落地速度方向都是竖直向下,从抛出到落地的过程中运用动能定理得:
mv2-
mv02=mgh,
由题意可知,三个球的h、m、v0都相同,所以末速度的大小相等,即两个小球的落地时速度相同,
根据v=v0+gt,v相同,v0不同(方向不同)所以运动时间不同,故A错误;
B、速度相同包括方向相同,竖直上抛运动,竖直下抛运动落地的速度竖直向下,平抛运动的物体落地速度与竖直方向有一定的夹角,故三个小球落地速度不相同,故动量不相同;故B错误;
C、三个小球的下落高度相同,故三个小球重力做功相同;故C正确;
D、根据B选项分析,这三个球运动过程中机械能守恒,而初时刻三个球机械能相等,所以落地时的动能相同;故D正确.
故选:CD.
质量为2kg的物体置于水平地面上,用10N的水平拉力使它从静止开始运动,第3s末速度为6m/s,此时撤去拉力,试求:
(1)撤去拉力瞬间物体的动能
(2)撤去拉力后物体能继续滑行的位移
(3)撤去拉力后物体克服摩擦力所做的功.
正确答案
解:(1)撤去拉力瞬间动能
(2)物体加速度a=,
由牛顿第二定律得F-f=ma
得f=6N
由动能定理得:fS=EK
解得s=6m
(3)撤去拉力后物体克服摩擦力所做的功等于动能的变化量36J
答:(1)撤去拉力瞬间物体的动能36J;
(2)摩擦阻力的大小6N,撤去拉力后物体能继续滑行的位移6m;
(3)撤去拉力后物体克服摩擦力所做的功36J.
解析
解:(1)撤去拉力瞬间动能
(2)物体加速度a=,
由牛顿第二定律得F-f=ma
得f=6N
由动能定理得:fS=EK
解得s=6m
(3)撤去拉力后物体克服摩擦力所做的功等于动能的变化量36J
答:(1)撤去拉力瞬间物体的动能36J;
(2)摩擦阻力的大小6N,撤去拉力后物体能继续滑行的位移6m;
(3)撤去拉力后物体克服摩擦力所做的功36J.
如图质量为m=10kg的木箱放在水平地板上,在F=60N向右的水平拉力作用下由静止开始沿直线运动,作用时间t=2.0s后撤掉拉力.已知木箱与地板之间的动摩擦因数为μ=0.2.(取g=10m/s2).
(1)拉力F对木箱做的功为多少?
(2)撤掉拉力后经过5.0s时间木箱在地板上位移为多大?
(3)若撤去拉力F后立刻将F反方向作用在木箱上,F的大小不变,又作用了3.0s后物体的速度为多大?
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律可得F-μmg=ma
解得a=4m/s2
2s内的位移为x=
故拉力做功为W=Fx=60×8J=480J
(2)2s末的速度为v=at=8m/s
撤去外力后的加速度为
速度减到零所需时间为
故减速运动的位移为
故通过的位移X=x+x′=24m
(3)加上反向力时的加速度为
速度减到零所需时间为t″=
速度减到零后反向加速运动,故3s末的速度为v″=a△t=4×2m/s=8m/s
答:(1)拉力F对木箱做的功为480J
(2)撤掉拉力后经过5.0s时间木箱在地板上位移为24m
(3)若撤去拉力F后立刻将F反方向作用在木箱上,F的大小不变,又作用了3.0s后物体的速度为8m/s
解析
解:(1)由牛顿第二定律可得F-μmg=ma
解得a=4m/s2
2s内的位移为x=
故拉力做功为W=Fx=60×8J=480J
(2)2s末的速度为v=at=8m/s
撤去外力后的加速度为
速度减到零所需时间为
故减速运动的位移为
故通过的位移X=x+x′=24m
(3)加上反向力时的加速度为
速度减到零所需时间为t″=
速度减到零后反向加速运动,故3s末的速度为v″=a△t=4×2m/s=8m/s
答:(1)拉力F对木箱做的功为480J
(2)撤掉拉力后经过5.0s时间木箱在地板上位移为24m
(3)若撤去拉力F后立刻将F反方向作用在木箱上,F的大小不变,又作用了3.0s后物体的速度为8m/s
如图所示,用恒力F通过光滑的定滑轮,将静止于水平面上的物体从位置A拉到位置B,物体可视为质点,定滑轮距水平面高为h,物体在位置A、B时,细绳与水平面的夹角分别为α和β,求绳的拉力F对物体做的功.
正确答案
解:根据几何知识可知,绳端点的位移大小x=-
绳的拉力F对物体做的功W=Fx=Fh().
答:绳的拉力F对物体做的功是Fh().
解析
解:根据几何知识可知,绳端点的位移大小x=-
绳的拉力F对物体做的功W=Fx=Fh().
答:绳的拉力F对物体做的功是Fh().
质量为m=1kg的物体做自由落体运动,前3s内重力做功是______J;在开始下落后的1s末、2s末、3s末重力的功率之比为______(g=10m/s2)
正确答案
450
1:2:3
解析
解:前3s内的位移h==45m,则W=mgh=10×45J=450J.根据v=gt得,开始下落1s末、2s末、3s末的速度之比为1:2:3,由P=mgv知重力的功率之比为1:2:3.
故答案为:450,1:2:3.
如图所示的装置叫做阿特伍德机,是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置.绳子两端的物体下落(上升)的加速度总是小于自由落体的加速度g,同自由落体相比,下落相同的高度,所花费的时间要长,这使得实验者有足够的时间从容的观测、研究.已知物体A、B的质量相等均为M,物体C的质量为m,轻绳与轻滑轮间的摩擦不计,轻绳不可伸长且足够长,如果m=
M,将BC由静止释放,下落距离为H,此时A未与滑轮接触,求:
(1)此时A的速度大小;
(2)此过程中B对C做的功.
正确答案
解:(1)对整体由动能定律可得:
(M+m)gH-MgH=
v==
(2)对C由动能定理得:
mgH-W=
W==
答:(1)此时A的速度大小;
(2)此过程中B对C做的功-.
解析
解:(1)对整体由动能定律可得:
(M+m)gH-MgH=
v==
(2)对C由动能定理得:
mgH-W=
W==
答:(1)此时A的速度大小;
(2)此过程中B对C做的功-.
质量为1×103kg的载重汽车,在6×103N的牵引力作用下做直线运动,速度由10m/s增加到30m/s.若汽车运动过程中受到的平均阻力为1×103N,求:
(1)汽车发生上述变化所通过的路程;
(2)汽车所受各力对汽车所做的功.
正确答案
解:(1)在6×103N的牵引力作用下做直线运动,且平均阻力为1×103N,
根据F=ma,则加速度a==5m/s2;
再根据v2-,则有:x=
=
=80m;
(2)汽车在运动,受到重力与支持力,因力与位移方向垂直,则重力与支持力做功为零;
而拉力做功WF=Fx=6×103×80J=4.8×105J;
对于阻力做功Wf=-fx=1×103×80J=-8×104J;
答:(1)汽车发生上述变化所通过的路程80m;
(2)汽车所受重力与支持力做功零,而拉力对汽车所做的功4.8×105J,对于阻力做功-8×104J.
解析
解:(1)在6×103N的牵引力作用下做直线运动,且平均阻力为1×103N,
根据F=ma,则加速度a==5m/s2;
再根据v2-,则有:x=
=
=80m;
(2)汽车在运动,受到重力与支持力,因力与位移方向垂直,则重力与支持力做功为零;
而拉力做功WF=Fx=6×103×80J=4.8×105J;
对于阻力做功Wf=-fx=1×103×80J=-8×104J;
答:(1)汽车发生上述变化所通过的路程80m;
(2)汽车所受重力与支持力做功零,而拉力对汽车所做的功4.8×105J,对于阻力做功-8×104J.
如图所示,三个半径均为r、质量均为m的小球紧靠着由静止起沿倾角为α的光滑斜面下滑,斜面与光滑水平面间有光滑小圆弧连接,开始时第一个小球的最低点离水平面的高度为h.则第三个小球滑到水平面时的速度大小v3=______,在此过程中第二个小球对第一个小球所做的功W=______.
正确答案
2mgrsinα
解析
解:把三个小球看成一个整体,整体滑到水平面时,高度下降了H=h+2rsinα,
根据动能定理得:
解得:v=
隔离第一个小球,由动能定理得:
W+mgh=
解得:W=2mgrsinα,
故答案为:,2mgrsinα
一个人用手把一个质量为m=1kg的物体由静止向上提起1m,这时物体的速度为2m/s,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:分析物体的运动的情况可知,物体的初速度的大小为0,位移的大小为1m,末速度的大小为2m/s,
由v2-=2ax可得,
加速度a=2m/s2,
由牛顿第二定律可得,
F-mg=ma,
所以F=mg+ma=12N,
A、手对物体做功W=FL=12×1=12J,所以A正确;
B、合力的大小为ma=2N,所以合力做的功为2×1=2J,所以合外力做功为2J,故B正确,C错误;
D、重力做的功为WG=mgh=-10×1=-10J,所以物体克服重力做功10J,所以D正确;
故选:ABD.
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